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国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0507生态气象

王雪梅 冯兆忠 汲玉河 常鸣 申芳霞 余振 要茂盛

王雪梅, 冯兆忠, 汲玉河, 等. 2023. 国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0507生态气象[J]. 大气科学, 47(1): 154−166 doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22307
引用本文: 王雪梅, 冯兆忠, 汲玉河, 等. 2023. 国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0507生态气象[J]. 大气科学, 47(1): 154−166 doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22307
WANG Xuemei, FENG Zhaozhong, JI Yuhe, et al. 2023. Research Directions and Keywords under the Secondary Application Codes of the Atmospheric Sciences Discipline of the National Natural Science Foundation of China: D0507 Eco-meteorology [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 47(1): 154−166 doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22307
Citation: WANG Xuemei, FENG Zhaozhong, JI Yuhe, et al. 2023. Research Directions and Keywords under the Secondary Application Codes of the Atmospheric Sciences Discipline of the National Natural Science Foundation of China: D0507 Eco-meteorology [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 47(1): 154−166 doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22307

国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0507生态气象

doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22307
详细信息
    作者简介:

    王雪梅,女,教授,1969年出生,主要从事陆气交换过程与大气环境影响模拟研究。E-mail: eciwxm@jnu.edu.cn

  • 中图分类号: P49

Research Directions and Keywords under the Secondary Application Codes of the Atmospheric Sciences Discipline of the National Natural Science Foundation of China: D0507 Eco-meteorology

  • 摘要: 2020年国家自然科学基金委员会调整了大气科学学科申请代码,设置了15个二级申请代码,D0507生态气象是新设立的二级申请代码之一。在战略研究专项项目和科学界的支持下,关键词工作组组织专家经多轮研讨确定申请代码下设的研究方向和关键词。本文针对生态气象的4个研究方向及关键词设置背景、整体框架、内在逻辑等进行解读。重点阐述了生态气象的总体框架,阐明了4个研究方向(微生物的大气过程、大气变化的生态效应、生态系统对大气的影响、生态气象监测与模拟)各自特点及内在关系;给出了各研究方向及其关键词的内涵与外延,以及近5年(2017~2021年)各关键词在文献中出现的频次。提出在选择研究方向和关键词时的注意事项与建议。通过对研究方向和关键词的解读,有助于指导基金申请人选择合适研究方向和关键词,助力精准指派通讯评审专家。
  • 图  1  生态气象各研究方向关系示意图

    Figure  1.  Schematic of the relationship between different research directions of ecometeorology

    图  2  2017~2021年(第一行)和2002~2021年(第二行)生态气象关键词文献情况

    Figure  2.  Literature publication related to keywords of ecometeorology: 2017–2021 (top line); 2002–2021 (bottom line)

    表  1  生态气象的研究方向、关键词及其大致归类

    Table  1.   Research direction, keywords, and general classification of ecometeorology

       研究方向   研究方向侧重点  关键词类别关键词
    微生物的大气过程强调微生物与大气过程的相互影响,代表新发展方向研究对象病毒,大气生物组分,蛋白质,花粉,挥发性有机物,降尘,抗性基因,空气毒性,空气微生物,沙尘暴,生物多样性,生物气溶胶,生物示踪物,细菌。
    机制、过程与方法学冰核活性,生物化学,成核,硝化,反硝化,生物传播。
    大气变化的生态效应强调大气及其组分变化对生态系统不同时空尺度的影响研究对象大气污染,臭氧,气溶胶,海洋生态系统,陆地生态系统,气候变化,极端天气气候事件,生态承载力,生态功能,生态系统脆弱性,生物多样性,水分利用效率,植被。
    机制与过程干旱,初级生产力,海洋酸化,生态系统演变,生物入侵,干湿沉降,碳氮循环,水土流失,生态效应,温室效应,碳汇,碳中和。
    生态系统对大气的影响强调不同空间尺度的生态系统对天气气候、气候变化过程及大气组分变化的反馈机制研究对象空气质量,青藏高原,生态工程,生态突变,生态系统服务,碳氮水耦合,微气候,温室气体。
    机制与过程氨交换,地气交换,气候变化,气候效应,生态系统调控,生物固氮,生物排放,水文过程,植物吸附,生态系统适应性,生态系统稳定性。
    生态气象监测与模拟强调新技术、新设备、新方法在生态气象研究中的应用模型模拟技术陆面过程模拟,参数化,生态系统模拟,多源遥感数据融合,大数据分析。
    遥感观测技术遥感监测,生物监测。
    综合观测技术气候变化,微气象,涡度相关,界面通量观测。
    特殊观测技术控制实验,同位素示踪。
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    A1  生态气象研究方向及关键词解读

    A1.   Interpretation of keywords in ecometeorology

    二级学科研究方向关键词英文关键词关键词解读
    生态气象微生物的大气过程大气生物组分Airborne biological composition空气动力学直径在100 μm以内的含有微生物或源于生物性物质的气溶胶。病毒、细菌、花粉属于其中不同类型。蛋白质、挥发性有机物、抗性基因是指悬浮于大气中的来源于生物体的生物性物质。
    空气微生物Airborne microorganism
    生物气溶胶Bioaerosol
    病毒Virus
    细菌Bacteria
    花粉Pollen
    蛋白质Protein
    挥发性有机物VOCs
    抗性基因Antibiotic Resistance gene (ARG)
    生物示踪物Biotracer指用于指示大气中生物组分的生物来源的物质。
    冰核活性Ice nucleation activity导致冰晶形成的能力。
    成核Nucleation指大气中云、雾、雨等的初始形成阶段。
    生物化学Biochemistry指研究大气中具有生命属性的物质的化学本质。
    硝化Nitrification微生物将氨转化为硝酸的过程。
    反硝化Denitrification微生物将硝酸盐中的氮转化为氮气的生物化学过程。
    降尘Dustfall在空气环境条件下,靠重力自然沉降的颗粒物。
    沙尘暴Sand and dust storm指强风从地面卷起大量沙土,使能见度极度恶化的灾害性大气现象。
    生物传播Biological transmission此处指生物来源的物质通过大气传播的过程。
    生物多样性Biodiversity地球上生物圈中所有的微生物及其所拥有的基因。
    空气毒性Air toxicity是指暴露于空气中的气态、液态或者固态组分所产生的对健康的不利影响。
    大气变化的生态效应臭氧Ozone包括2个不同的臭氧。一是主要存在于距地球表面20公里的平流层下部的臭氧层中。二是由于人类生产生活中排放的氮氧化物和挥发性有机物(VOCS)在太阳光照射的作用下在地表形成的臭氧,对人体和植物都产生一定危害。
    气溶胶Aerosols是指空气中长时间悬浮的、直径一般在100 μm以下的微小颗粒物组成的系统。
    干湿沉降Wet and dry deposition酸沉降是大气中的酸性物质以降水的形式或者在气流作用下迁移到地面的过程,其中湿沉降是通过雨、雪、雾、冰雹等各种降水形式传导,而干沉降是指大气中的酸性物质在气流的作用下直接迁移到地面的过程。
    极端天气气候事件Extreme weather and climate events是相对于绝大多数较平常的事件而言的异常事件,即天气或气候变量值高于(或低于)该变量观测值区间的上限(或下限)端附近的某一阈值时的事件,其发生概率一般小于10%。
    气候变化Climate change长时期内气候状态的变化,包括气温、降水等气候要素,以及大气环流、天气模式等的长期变化。
    干旱Drought指某一地区长期无雨或高温少雨,使空气及土壤的水分缺乏,对生态系统产生不利影响的气象事件。
    大气污染Atmospheric pollution由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。
    海洋生态系统Marine ecosystems,是指在海洋中由生物群落及其环境相互作用所构成的自然系统。
    陆地生态系统Terrestrial ecosystems是指陆地表面由陆生生物与其所处环境相互作用构成的统一体。
    植被Vegetation覆盖地表的植物群落的总称。
    初级生产力Primary productivity,生态系统中植物群落在单位时间、单位面积上所产生有机物质的总量。
    海洋酸化Ocean acidification海水溶解更多的大气二氧化碳而导致的海水pH 值降低的过程。
    碳氮循环Carbon and nitrogen cycles碳循环和氮循环,是指碳元素和氮元素在地球上的生物圈、岩石圈、水圈及大气圈中交换的过程。
    碳汇Carbon sinks生态系统吸收大气中二氧化碳,并将其固定在生态系统中,从而减少大气中二氧化碳浓度的过程、活动或机制。
    生物多样性Biodiversity生物及其环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的综合,包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统。
    生物入侵Bioinvasion指生物由原生存地经自然的或人为的途径侵入到另一个新的环境,对入侵地的生态系统造成经济损失或生态灾难的过程。
    水土流失Soil erosion由于自然或人为因素的影响、雨水不能就地消纳、顺势下流、冲刷土壤,造成水分和土壤同时流失的现象。
    水分利用效率Water use efficiency是表征植物生产力与耗水量之间定量关系的指标。
    生态效应Ecological effects指大气变化引起的生态系统结构和功能的变化。
    生态功能Ecological functions在能量流动和物质循环过程中具有的生产功能、调节功能、以及多种服务功能等。
    生态系统演变Ecosystem evolution生态系统结构、功能和服务随时间的变化。
    生态承载力Ecological carrying capacity是指在某一特定环境条件下(主要指生存空间、营养物质、阳光等生态因子的组合),某种个体存在数量的最高极限。
    生态系统脆弱性Ecosystem vulnerability生态系统在特定时空尺度相对于外界干扰所具有的敏感反应和自我恢复能力,是生态系统的固有属性。
    温室效应Greenhouse effect由于大气层吸收辐射能量,使得地球表面升温的效应。
    碳中和Carbon neutrality是指在一段时期内,人为排放的二氧化碳全部通过人为手段和自然过程清除,使产生量与清除量平衡。
    生态系统对大气的影响氨交换Ammonia exchange氨是氮循环过程中重要的组成成分,同时也是一种重要的大气污染物。作为大气中唯一的碱性气体,氨在陆面-大气之间的交换对大气中的化学反应非常重要。
    地气交换Land-air exchange陆地生态系统与大气间物质交换称为地气交换过程,其通量简称地气交换通量,即单位时间内通过陆地生态系统与大气界面单位面积的物质质量。
    空气质量Air quality空气质量的好坏反映了空气污染程度,它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的,生态系统对空气质量的作用是其对大气环境影响的重要组成部分。
    生物固氮Biological nitrogen fixation固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。
    生物排放Biological emissions动植物及微生物对大气排放各种成分的过程。
    水文过程Hydrological processes水文要素在时间上持续变化或周期变化的动态过程。
    植物吸附Plant sorption植物对大气气态、颗粒态组分的吸附清除过程。
    青藏高原Tibetan Plateau青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原,被称为第三极,青藏高原上的生态系统对大气有着独特而重要的作用。
    生态工程Ecological project是指应用生态学、系统学等学科的基本原理与方法,通过系统设计、人为调控和一系列技术组合等,对已破坏的生态环境进行修复、重建,优化生态系统结构,提升生态系统功能,以及对易造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改进。
    生态系统调控Ecosystem regulation从生态系统结构与功能和大气之间的关系出发,针对人为可调控的因素,以持效的生态措施有效控制其对大气影响的策略。
    生态系统适应性Ecosystem adaptation生态系统在受到气候变化、大气环境因素等外来干扰后,能通过自身的适应、调控维持其相对稳定的现象。
    生态系统稳定性Ecosystem stability生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
    微气候Microclimate工作场所的局地气候条件,包括空气的温度、湿度、气流速度、通透性和热辐射等因素。
    气候变化Climate change气候平均状态随时间的变化,即气候平均状态和离差两者中的一个或两个一起出现了统计意义上的显著变化。
    气候效应Climate effects不同生态系统根据其所在位置、人为活动的影响,具有多种形式的气候效应和对各气候效应具备不同的影响,包括有:绿洲效应、盆地效应、高原效应、冷岛效应、温室效应、热岛效应等;
    生态系统服务Ecosystem services人类从生态系统获得的所有收益,包括供给、调节、文化及支持服务等
    碳氮水耦合Carbon, nitrogen and water coupling碳循环、氮循环和水循环是生态学和全球变化科学研究长期被关注的三大物质循环,它们在地表-大气之间的交互、联动和耦合作用是探讨生态系统气象影响的关键。
    温室气体Greenhouse gases温室气体指的是大气中能吸收地面反射的长波辐射,并重新发射辐射的一些气体,如水蒸气、二氧化碳、挥发性有机物等。
    生态气象监测与模拟陆面过程模拟Land surface process simulation发生在陆面上(包括海面上)所有物理、化学、生物过程,及其与环境组分要素、生态系统、各个圈层(大气圈、生物圈、水圈、土壤圈)之间的制约关系和反馈机制。
    生态系统模拟Ecosystem modelling对不同空间尺度的生态系统(个体、群落、生态系统、景观、区域、大洲、全球等)的组成、结构、功能的模拟,以及对环境要素(气象、土壤、水、大气成分、太阳辐射等)与生态系统相互作用及其反馈过程与机制的模拟。
    参数化Parameterization改变已有模型中的参数值,通过优化过程求出最佳解,提升模型模拟精度,也包括根据参数数据和逻辑关系生成新模型。
    多源遥感数据融合Multi-source remote sensing data fusion利用各种处理技术解决卫星传感器不能同时获取高空间分辨率和高时间分辨率影像的缺陷,以获得高空间分辨率或高时间分辨率影像数据,包括图像信息增强处理、多时相数据融合、不同空间分辨率数据融合、以及遥感影像与高程等环境信息的融合。
    大数据分析Big data analysis利用本地电脑或云计算、云存储和虚拟化技术,对数量巨大、来源分散、格式多样的数据进行采集、存储和关联分析,或对海量数据进行处理,挖掘生态气象相关的信息,包括云计算、云存储、数据库、虚拟化技术、数据传输技术、WebGIS技术等。
    遥感监测Remote sensing monitoring利用遥感技术进行监测的技术方法。包括(卫星、航天飞机、载人飞船、天空站)航天遥感、(飞机、飞艇、气球等)航空遥感、(高塔、车、船)地面遥感等获取波普信息和雷达信息,并可以基于这些信息实现对地球某个圈层及其组成要素的监测。
    生物监测Biomonitoring利用生物(个体、种群或群落)或其代谢物或特异生化效应,对环境或其变化进行测定,以阐明环境健康状况。
    气候变化Climate change指针对气候变化的观测技术,包括针对气候要素变化及其生态效应的综合观测,以及应对气候变化新理念、新技术、新方法。
    微气象Micrometeorology利用自动气象站、遥感监测技术、自动传输技术等对近地面大气层中和上层土壤中小范围的气象特点进行监测,监测内容包括环境温度、湿度、风速、风向、气压等气象参数,也包括土壤墒情、水位、水情等环境要素。
    涡度相关Eddy covariance基于大气湍流理论和数据统计相结合的技术,通过快速测定大气的物理量(温度、湿度、二氧化碳浓度)与垂直风速的协方差来计算湍流通量(地气交换)的一种方法。
    界面通量观测Surface flux observation指地面和大气之间能量与物质交换的观测,包括植物蒸腾、土壤蒸发(向上)、水汽凝结(向下)的水汽通量观测,以及植物光合作用(向下)、植物和土壤呼吸(向上)的碳通量观测。
    控制实验Manipulation experiments指经过特殊设计的专门实验,人为地控制某些变量,从而突出某些变量的作用。以及对实验所得的大量数据进行整理、分析,从中推出某些发现、结论,同时对实验的假设进行验证。
    同位素示踪Isotope tracing利用放射性核素或稀有稳定核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。同位素示踪所利用的放射性核素(或稳定性核素)及它们的化合物是一种特殊物质,因此被归为特殊观测技术。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-09
  • 网络出版日期:  2023-01-10
  • 刊出日期:  2023-01-15

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